从可控硅的内部分析工作过程:可控硅是四层三端器件 , 它有J1、J2、J3三个PN结图
1 , 可以把它中间的NP分成两部分 , 构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2
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当可控硅承受正向阳极电压时 , 为使可控硅导铜 , 必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用 。 图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流 。 因此 , 两个互相复合的晶体管电路 , 当有足够的门机电流Ig流入时 , 就会形成强烈的正反馈 , 造成两晶体管饱和导通 , 晶体管饱和导通 。
设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia和Ik;电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik , 设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,
可控硅的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若门极电流为Ig,则可控硅阴极电流为Ik=Ia+Ig从而可以得出可控硅阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示 。
当可控硅承受正向阳极电压 , 而门极未受电压的情况下 , 式(1—1)中 , Ig=0,(a1+a2)很小 , 故可控硅的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态 。 当可控硅在正向阳极电压下 , 从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结 , 从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结 , 并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结 。 这样强烈的正反馈过程迅速进行 。 从图3 , 当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时 , 式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的阳极电流Ia.这时 , 流过可控硅的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定 。 可控硅已处于正向导通状态 。
式(1—1)中 , 在可控硅导通后 , 1-(a1+a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,可控硅仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通 。 可控硅在导通后 , 门极已失去作用 。
在可控硅导通后 , 如果不断的减小电源电压或增大回路电阻 , 使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时 , 由于a1和a1迅速下降 , 当1-(a1+a2)≈0时 , 可控硅恢复阻断状态 。
【晶闸管 可控硅原理图及可控硅工作原理分析】
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